【文章內(nèi)容簡介】 在電力供電系統(tǒng)中，對電力系統(tǒng)危害最大的就是短路。短路的形式可以分為三相短路、兩相短路、兩相短路接地、單相短路接地。在短路電流計(jì)算過程中，一般都以最嚴(yán)重的短路形式為依據(jù)。因此，本文的短路電流計(jì)算都以三相短路為例。 短路電流的計(jì)算目的 短路電流的危害 在供電系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時(shí)，在短路回路中短路電流要比額定電流大幾倍至幾十倍，通?？蛇_(dá)數(shù)千安，短路電流通過電氣設(shè)備和導(dǎo)線必然要產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，并且使設(shè)備溫度急劇上升有可能損壞設(shè)備和電纜；在短路點(diǎn)附近電壓顯著下降，造成這些地方供電中斷或影響電動(dòng)機(jī)正常工作；發(fā)生接地短路時(shí)所出現(xiàn)的不對稱短路電流，將對通信線路產(chǎn)生干擾；當(dāng)短路點(diǎn)離發(fā)電廠很近時(shí)，將造成發(fā)電機(jī)失去同步，而使整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行解列。 計(jì)算短路電流的目的計(jì)算短路電流的目的是為了正確選擇和校驗(yàn)電器設(shè)備，避免在短路電流作用下?lián)p壞電氣設(shè)備，如果短路電流太大，必須采用限流措施，以及進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的整定計(jì)算。為了達(dá)到上述目的，須計(jì)算出下列各短路參數(shù)：I″—次暫態(tài)短路電流，用來做為繼電保護(hù)的整定計(jì)算和校驗(yàn)斷路器額定斷流容量。應(yīng)采用(電力系統(tǒng)在最大運(yùn)行方式下)繼電保護(hù)安裝處發(fā)生短路時(shí)的次暫態(tài)短路電流來計(jì)算保護(hù)裝置的整定值?！喽搪窙_擊電流，用來檢驗(yàn)電器和母線的動(dòng)穩(wěn)定。I—三相短路電流有效值，用來檢驗(yàn)電器和母線的熱穩(wěn)定。S″—次暫態(tài)三相短路容量，用來檢驗(yàn)斷路器的遮斷容量和判斷母線短路容量是否超過規(guī)定值，作為選擇限流電抗器的依據(jù)。 短路電流的計(jì)算為了簡化短路電流的計(jì)算方法，在保證計(jì)算精度的情況下，忽略次要因素的影響，做出一下規(guī)定：，電流的頻率相同，短路前，電力系統(tǒng)的電勢和電流是對稱的。，變壓器的鐵心始終處于不飽和狀態(tài)，即電抗值不隨電流的變化而變化。，這個(gè)規(guī)定在計(jì)算短路電流時(shí)，所造成的誤差很小。唯一例外的是電抗器，應(yīng)該采用加于電抗器端點(diǎn)的實(shí)際額定電壓，因?yàn)殡娍蛊鞯淖杩雇ǔ１绕渌杩勾蟮亩啵駝t，誤差偏大。，一般只計(jì)及發(fā)電機(jī)、變壓器、電抗器、線路等元件的電抗，因?yàn)檫@些元件X/3R時(shí)，可以略去電阻的影響。只有在短路點(diǎn)總電阻大于總電阻的1/3時(shí)才加以考慮，此時(shí)采用阻抗等于電抗計(jì)算。，應(yīng)該考慮對短路電流值的影響。有關(guān)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)對電力系統(tǒng)三相短路沖擊電流的影響：在母線附近的大容量電動(dòng)機(jī)正在運(yùn)行時(shí)，在母線上發(fā)生三相短路，短路點(diǎn)的電壓立即降低。此時(shí)，電動(dòng)機(jī)將變?yōu)榘l(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，母線上電壓低于電動(dòng)機(jī)的反電勢。，距短路點(diǎn)遠(yuǎn)的電源與近的電源不能合并。＞3,可以認(rèn)為電源容量為無限大容量的系統(tǒng),短路電流的周期分量在短路全過程中保持不變。 短路電流計(jì)算結(jié)果： 表51 短路電流計(jì)算結(jié)果短路點(diǎn)I(KA)I tk/2 (KA)I tk(KA)Ish(KA)110KV母線35KV母線10KV母線33 計(jì)算過程如下：系統(tǒng)等效圖如下：圖51 系統(tǒng)等效圖1．作電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖的等值電路圖基準(zhǔn)容量：100MVA基準(zhǔn)電壓：各級平均電壓設(shè)計(jì)條件：假設(shè)電源SS2為無線大系統(tǒng)，假設(shè)110kV線路L2為10km，110kV線路L3為7km。(1)選擇基準(zhǔn)容量、基準(zhǔn)電壓：=100MVA 、=115KV 、=37KV 、= 則基準(zhǔn)電流 基準(zhǔn)電抗 X d1 = X d2= (2)計(jì)算各條線路的阻抗值參考《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊》， XL2=L2x1=10=4 XL3= L3x1=7=它們相對應(yīng)的標(biāo)幺值為：X*L2=XL2=4=X*L3=XL3== 2．計(jì)算短路點(diǎn)d1的短路電流參數(shù)110KV側(cè)短路電流計(jì)算：則圖51可以轉(zhuǎn)化為：圖52 110KV系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)化圖將圖52網(wǎng)絡(luò)中的三角形接線轉(zhuǎn)化為星形接線：X1*=X2*= =X3*= = 電源相對于d1的轉(zhuǎn)移電抗：XM*=星形接線轉(zhuǎn)化為三角形接線分別求Ⅰ、Ⅱ兩條支路的計(jì)算電抗：按上述計(jì)算結(jié)果查汽輪機(jī)的計(jì)算表可知：當(dāng)s時(shí) 短路電流周期分量標(biāo)幺值為：KA當(dāng)=4s時(shí)：= =KA當(dāng)Tk/2=2s時(shí)因t=∞時(shí)和t=4s時(shí)，隨著計(jì)算電抗的減小，它們所對應(yīng)的曲線逐漸重合，所以 KA(表示短路沖擊電流為周期分量幅值的倍數(shù)，其大小取決于，取值范圍為，)3．計(jì)算短路點(diǎn)d2的短路電流參數(shù)35KV側(cè)短路電流計(jì)算：系統(tǒng)等效圖可轉(zhuǎn)換為圖53 35KV系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)化圖星形接線轉(zhuǎn)化為三角形接線分別求Ⅰ、Ⅱ兩條支路的計(jì)算電抗因兩個(gè)計(jì)算電抗有一個(gè)大于3，所以，，時(shí)相等 4．計(jì)算短路點(diǎn)d3的短路電流參數(shù)10KV側(cè)短路電流計(jì)算：系統(tǒng)等效圖可轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)等效圖可轉(zhuǎn)換為圖54 10KV系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)化圖 星形接線轉(zhuǎn)化為三角形接線分別求Ⅰ、Ⅱ兩條支路的計(jì)算電抗因兩個(gè)計(jì)算電抗有一個(gè)大于3，所以得：第6章 電氣設(shè)備選擇 電氣設(shè)備選擇（1）設(shè)計(jì)中電器選擇的主要任務(wù)：①導(dǎo)體和絕緣子 導(dǎo)體的選擇主要有：各電壓級的匯流母線、主變引下線、出線以及各電壓級的絕緣子等。②電氣設(shè)備 電氣設(shè)備包括各電壓級的出線斷路器、旁路斷路器、分段斷路器、以及相應(yīng)的隔離開關(guān)、熔斷器等。用于保護(hù)和測量用的電流互感器，包括穿墻套管、開關(guān)柜的選擇及其一次接線的編號。（2）選擇導(dǎo)體和電器的一般原則根據(jù)《導(dǎo)體和電器選擇技術(shù)規(guī)定》：應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)、安全適用、經(jīng)濟(jì)合理；應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢修、短路、過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展；應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校準(zhǔn)；選擇的導(dǎo)體品種不宜過多；應(yīng)與整個(gè)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致；選用新產(chǎn)品應(yīng)積極慎重，新產(chǎn)品應(yīng)有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)主管單位鑒定合格。 選擇導(dǎo)體和電器的技術(shù)條件 按長期工作條件選擇 《導(dǎo)體和電器的選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》中規(guī)定：: 選用的電器允許最高工作電壓不得低于該回路的最高運(yùn)行電壓。 即： ，其中，、一般按照選擇電氣設(shè)備的額定電壓。: 選用導(dǎo)體的長期允許電流不得小于該回路的持續(xù)工作電流，由于高壓開路電器沒有連續(xù)過載能力，在選擇其額定電流時(shí)，應(yīng)滿足各種可能運(yùn)行方式下回路持續(xù)工作電流的要求。在斷路器、隔離開關(guān)、空氣自然冷卻限流電抗器等電器各部分的最大允許發(fā)熱溫度，不超過《交流高壓電器在長期工作時(shí)的發(fā)熱》GB76374所規(guī)定的數(shù)值情況下，當(dāng)這些電器使用在環(huán)境溫度高于+40℃(但不高于+60℃)時(shí)，環(huán)境溫度每增加1℃，%；當(dāng)使用在環(huán)境溫度低于+40℃時(shí)，環(huán)境溫度每降低1℃，%，但其最大過負(fù)荷不得超過額定電流的20%，即： 對于導(dǎo)體：；對于電器：對于的計(jì)算方法1．匯流主母線 (1)110KV主母線：按實(shí)際功率分布進(jìn)行計(jì)算 (2)35KV主母線： (3)10kV主母線：2．旁路母線回路 3．主變的引下線 4．出線 單回線： 雙回線：5．母聯(lián)回路 6．分段回路 (K=～ ) 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)體《導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》一書中規(guī)定：： 載流導(dǎo)體應(yīng)選擇鋁質(zhì)材料。：除配電裝置的匯流母線外，較長導(dǎo)體的截面應(yīng)按經(jīng)濟(jì)密度選擇，導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)電流密度可按照附錄四所列數(shù)值選取。當(dāng)無合適規(guī)定導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體面積可按經(jīng)濟(jì)電流密度計(jì)算截面的相鄰下一檔選取。選取條件：經(jīng)濟(jì)截面 J—經(jīng)濟(jì)電流密度按此法選擇導(dǎo)體后，必須按長期發(fā)熱進(jìn)行校驗(yàn)。 導(dǎo)體和電器的選取及校驗(yàn)條件 導(dǎo)體的選擇1．母線的選擇《導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》一書中規(guī)定：：載流導(dǎo)體宜采用鋁質(zhì)材料，下列場所可選用銅質(zhì)材料的硬導(dǎo)體。(1)持續(xù)工作電流較大且位置特別狹窄的發(fā)電機(jī)、變壓器出線端部或采用硬鋁導(dǎo)體穿墻套管有困難時(shí)；(2)污穢對銅腐蝕較輕微而對鋁有較嚴(yán)重腐蝕的場所。：20KV以下回路的正常工作電流在4000A及以下時(shí)，宜采用矩形導(dǎo)體，在40008000A時(shí)，宜選用槽形導(dǎo)體,110KV及以上高壓配電裝置，當(dāng)采用硬導(dǎo)體時(shí)，宜選用鋁合金管形導(dǎo)體。2．10KV出線電纜選擇(1)依據(jù)《發(fā)電廠電氣部分》電力電纜應(yīng)按下列條件選擇和校驗(yàn):1)電纜芯線材料及型號2)額定電壓3)截面選擇4)允許電壓降校驗(yàn)5)熱穩(wěn)定校驗(yàn)6)電纜的動(dòng)穩(wěn)定由廠家保證，可不必校驗(yàn)。(2)電纜芯線材料及型號選擇電纜芯線有銅芯和鋁芯，國內(nèi)工程一般選用鋁芯，電纜的型號應(yīng)根據(jù)其用途，敷設(shè)方式和使用條件進(jìn)行選擇，RMA市郊變10KV出線選用三相鋁芯電纜。(3)電壓選擇：電纜的額定電壓應(yīng)大于等于所在電網(wǎng)的電壓。(4)截面選擇：電力電纜截面一般按長期發(fā)熱允許電流選擇，當(dāng)電流的最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)大于5000小時(shí)且長度超過20m時(shí)，應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。 電器選擇1．?dāng)嗦菲鬟x擇依據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊》中高壓斷路器選擇規(guī)定：斷路器型式的選擇除應(yīng)滿足各項(xiàng)技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應(yīng)考慮便于施工調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定選擇斷路器。根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊》(電氣一次部分)規(guī)定：35KV及以下可選用少油、真空、多油斷路器等，應(yīng)注意經(jīng)濟(jì)性。35KV~220KV可選用少油、SF空氣斷路器等。綜合考慮，盡量利用經(jīng)過國家鑒定推薦使用的新產(chǎn)品和經(jīng)過運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)安全可靠的產(chǎn)品，所以 110KV、35KV選用SF6斷路器，10KV選用真空斷路器。2．隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)的型式，應(yīng)根據(jù)配電裝置的布置特點(diǎn)和適用要求等因素，進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。110KV選用GW4型雙柱單端口隔離開關(guān)，35KV、10KV側(cè)選屋內(nèi)隔離開關(guān)。3．電壓互感器選擇依據(jù)《電力工程設(shè)計(jì)手冊》對電壓互感器配置的規(guī)定：(1)電壓互感器的配置與數(shù)量和配置、主接線方式有關(guān)，并應(yīng)滿足測量、保護(hù)周期和自動(dòng)裝置的要求。電壓互感器應(yīng)能在運(yùn)行方式改變時(shí)，保護(hù)裝置不得失壓，周期點(diǎn)的兩側(cè)都能提取到電壓。(2)6～220KV電壓等級的一組主母線的三相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器，旁路上是否需要裝設(shè)壓互，應(yīng)視各回出線外側(cè)裝設(shè)壓互的情況和需要確定。(3)當(dāng)需要監(jiān)視和檢測線路側(cè)有無電壓時(shí)，出線側(cè)的一相上應(yīng)裝設(shè)壓互。根據(jù)《導(dǎo)體和電器選擇技術(shù)規(guī)定》SDGJ1486：：電壓互感器應(yīng)按下列技術(shù)條件選擇和校驗(yàn)1)一次回路電壓2)二次電壓3)二次負(fù)荷4)準(zhǔn)確度等級5)繼電保護(hù)及測量的要求：電壓互感器的型式應(yīng)按下列使用條件選擇：1)3～20KV屋內(nèi)配電裝置宜采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)，也可采用樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電磁式電壓互感器。2)35KV配電裝置宜采用電磁式電壓互感器。3)110KV及以上配電裝置，當(dāng)容量和準(zhǔn)確度等級滿足要求時(shí)，宜采用電容式電壓互感器。：用于中型點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的電壓互感器，其第三繞組電壓應(yīng)為100V，用于中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)的電壓互感器，其第三繞組電壓應(yīng)為100/3V。根據(jù)以上原則，可選擇電壓互感器。4．電流互感器選擇根據(jù)《導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》：3～20KV屋內(nèi)配電裝置的電流互感器，應(yīng)根據(jù)安裝使用條件及產(chǎn)品情況，采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)或樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)。35KV及以上配電裝置的電流互感器，宜采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)立式電流互感器，在有條件時(shí)，應(yīng)采用套管式電流互感器。根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊》(電氣一次部分)：(1)凡裝有斷路器的回路均應(yīng)裝設(shè)電流互感器。(2)發(fā)電機(jī)和變壓器的中性點(diǎn)、發(fā)電機(jī)和變壓器的出口、橋形接線的跨條上等也應(yīng)裝設(shè)電流互感器。(3)對直接接地系統(tǒng)，按三相配置；對非直接接地系統(tǒng)，依具體要求按兩相或三相裝配。在10KV 此用電負(fù)荷中各回路出線的一、二級負(fù)荷較多，且進(jìn)出線回路數(shù)比較多，通過對主接線基本要求的考慮，合理考慮市區(qū)電力負(fù)荷的基本情況以及市區(qū)的經(jīng)濟(jì)狀況以及今后經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，還有擴(kuò)建和擴(kuò)展的可能。5．接地刀根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊》(電氣一次部分)第2—8節(jié)：(1)為保證電器和母線的檢修安全，35KV及以上每段母線根據(jù)長度宜裝設(shè)1到2組接地刀或接地器，兩組接地刀間的距離應(yīng)盡量保持適中，母線的接地刀宜裝設(shè)在母線電壓互感器的隔離開關(guān)上和母聯(lián)隔離開關(guān)上。(2)63KV及以上配電裝置的斷路器兩側(cè)隔離開關(guān)和線路隔離開關(guān)的線路側(cè)宜配置接地刀閘。(3)旁路母線一般裝設(shè)一組接地刀閘，設(shè)在旁路隔離開關(guān)的旁路母線側(cè)。(4)63KV及以上主變壓器進(jìn)線隔離開關(guān)的主變壓器側(cè)宜裝設(shè)一組接地刀閘。注：110KV接地刀型號為JW2110。6．絕緣子和穿墻套管依據(jù)《導(dǎo)體和電氣選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》 : 屋外支柱絕緣子宜采用棒式支柱絕緣子。屋外支柱絕緣子需倒裝時(shí)，可用懸掛式支柱絕緣子。屋內(nèi)支柱絕緣子宜采用聯(lián)和膠裝的多棱式支柱絕緣子。：屋內(nèi)配電裝置宜采用鋁導(dǎo)體穿墻套管。對于母線型穿墻套管應(yīng)該校核窗口允許穿過的母線尺寸。高壓穿墻套管有瓷絕緣和油紙電容式絕緣兩種。瓷絕緣的穿墻套管適用于交流電壓6～35KV系統(tǒng)，油紙電容式絕緣適用于交流電壓60～500KV中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。 電氣設(shè)備表 導(dǎo)體選擇一覽表表61 主母線、主變引下線、負(fù)荷出線選擇一覽表項(xiàng)目電壓級別主母線主變引下線負(fù)荷出線110KVLGJ400(屋外)LGJ240(屋外)LGJ18535KVLMY矩形鋁母線(單條6